編輯推薦
《計算機網絡教程(第2版)/麵嚮21世紀課程教材》是在作者編寫的曾獲2002年全國優秀教材一等奬的《數據通信與計算機網絡》以及普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材《計算機網絡教程》的基礎上,結閤教學實踐和讀者反饋意見,為適應計算機網絡的新發展而重新編寫的。
《計算機網絡教程(第2版)/麵嚮21世紀課程教材》以目前廣泛使用的Internet體係結構為核心,同時包括瞭數據通信與數據鏈路層的相關內容,采用從底層到高層的方法,在內容和結構上進行瞭較大的調整。
每章後都包含有與該章內容相關的熱點問題討論,以反映計算機網絡的發展方嚮。此外,每章後都附有豐富的習題。
內容簡介
《計算機網絡教程(第2版)/麵嚮21世紀課程教材》是在作者編寫的普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材《計算機網絡教程》的基礎之上,結閤教學實踐和讀者反饋意見,為適應計算機網絡的新進展而重新編寫的。《計算機網絡教程(第2版)/麵嚮21世紀課程教材》仍然以目前廣泛使用的Internet體係結構為核心,主要內容包括計算機網絡概述、物理層、數據鏈路層、媒體訪問控製、網絡互連、端到端的運輸協議、網絡應用、網絡安全與網絡管理以及資源管理,編寫時根據計算機網絡技術與應用的發展情況,與Intemet中廣泛使用的協議緊密結閤,大大增強瞭實踐性。《計算機網絡教程(第2版)/麵嚮21世紀課程教材》每章後麵都附有豐富的習題。
《計算機網絡教程(第2版)/麵嚮21世紀課程教材》既可作為高等學校計算機類專業計算機網絡課程的教材,也可供從事計算機網絡設計、工程、研究或應用的科研與工程技術人員學習或參考。
作者簡介
高傳善,1963年畢業於復旦大學,1981-1983年在美國伊利諾伊大學(UIUC)計算機科舉係作訪問學者。現為復旦大學計算機科學技術學院教授,博士生導師和計算機與通信實驗窒主任,還兼任教育部全國計算機等級考試(NCRE)委員會委員,福建省人民政府顧問團顧問。長期從事計算機科學與技術方麵的教學與科研工作。業務專長為數椐通信。計算機網絡與分布式係統及其應用。在國內外刊物和會議上發錶有關論文200餘篇,正式齣版著譯作30餘本。科技成果曾獲省部級科技進步特等奬或一等奬3項、二等奬2項和三等奬3項。1992年開始享受國務院政府特殊津貼。1993年獲光華科技基金三等奬,1995年被評為上海市優秀教育工作者。1999年獲上海市人民政府決策谘詢研究成果三等奬。2002年所編寫的《數據通信與計算機網絡》獲全國普通高等學校優秀教材一等奬、2004年“計算機網絡類課程與教材建設”獲上海市優秀教學成果二等奬2006年被授予“復旦大學教學名師”稱號。
內頁插圖
目錄
第1章 概述
1.1 訪問Internet
1.1.1 計算機網絡的組成
1.1.2 計算機網絡的定義和分類
1.1.3 計算機網絡的度量
1.1.4 Internet訪問實例
1.2 交換技術
1.2.1 電路交換
1.2.2 分組交換
1.2.3 電路交換和分組交換的主要區彆
1.3 計算機網絡體係結構
1.3.1 層次模型
1.3.2 開放係統互連參考模型
1.3.3 Internet參考模型
1.3.4 0SI和Internet參考模型的比較
1.4 計算機網絡發展
1.4.1 計算機網絡發展曆程
1.4.2 Intemet發展曆程
1.4.3 計算機網絡發展趨勢
1.5 計算機網絡標準化組織
熱點討論:綠色網絡
習題
第2章 物理層
2.1 傳輸媒體
2.1.1 雙絞綫
2.1.2 同軸電纜
2.1.3 光縴
2.1.4 電力綫
2.1.5 無綫傳輸媒體
2.2 信道的最大數據傳輸速率
2.3 數字編碼
2.4 數字調製
2.5 多路復用技術
2.6 接入網技術
2.6.1 HFC
2.6.2 電話網絡
2.6.3 光縴到戶
2.6.4 無綫接入
熱點討論:4G技術
習題
第3章 數據鏈路層
3.1 數據鏈路層的功能
3.1.1 幀同步
3.1.2 差錯控製
3.1.3 流量控製
3.1.4 鏈路管理
3.2 差錯檢測與校正
3.2.1 差錯控製的基本概念
3.2.2 常用的簡單差錯控製編碼
3.2.3 捲積碼
3.2.4 RS碼
3.3 數據鏈路協議
3.3.1 停等協議
3.3.2 順序接收的管道協議
3.3.3 選擇重傳協議
3.3.4 流量控製的滑動窗口協議
3.4 數據鏈路層協議舉例
3.4.1 麵嚮比特的同步協議
3.4.2 點到點協議
熱點討論:網絡編碼技術
……
第4章 媒體訪問控製
第5章 網絡互連
第6章 端到端的運輸協議
第7章 網絡應用
第8章 網絡安全與網絡管理
第9章 資源管理
參考文獻
精彩書摘
古時候,人們常在寓所之間砌起一道磚牆——防火牆,一旦火災發生,它能夠防止火勢蔓延到彆的寓所。現在,如果一個網絡接到Internet上,它的用戶就可以訪問外部世界並與之通信,但同時外部世界也同樣可以訪問該網絡並與之交互。為安全起見,可以在該網絡和Internet之間插入一個中介係統,從而竪起一道安全屏障。這道屏障的作用是阻斷通過外部網絡對本網絡的威脅和入侵,提供扼守本網絡的安全和審計的唯一關卡,其作用與前述的防火磚牆有類似之處,因此把這個屏障就叫做防火牆(firewall)。
防火牆能增強機構內部網絡的安全性。防火牆係統決定瞭哪些內部服務可以被外界訪問,外界的哪些人可以訪問內部的哪些可以訪問的服務,以及哪些外部服務可以被內部人員訪問。要使一個防火牆有效,所有源自和去往Internet的信息都必須經過防火牆,接受防火牆的檢查。防火牆隻允許授權的數據通過,並且防火牆本身也必須能夠免於滲透。但不幸的是,防火牆係統一旦被攻擊者突破或迂迴進入,就不能提供任何保護瞭。
特彆應該注意的是,防火牆不僅僅是路由器、堡壘主機或任何提供網絡安全的設備的硬件組閤,它還是安全策略的一個部分。安全策略建立瞭全方位的防禦體係來保護機構的信息資源。所有可能受到網絡攻擊的地方都必須以同樣安全級彆加以保護,僅設立防火牆係統而沒有全麵的安全策略,防火牆就會形同虛設。
有兩類設置防火牆的基本準則,分彆如下。
(1)切未被允許的就是禁止的
基於該準則,防火牆應封鎖所有信息流,然後對希望提供的服務逐項開放。這是一種非常實用的方法,可以造成一種十分安全的環境,因為隻有經過仔細挑選的服務纔被允許使用。其弊端是,安全性高於用戶使用的方便性,用戶所能使用的服務範圍受到限製。
(2)切未被禁止的就是允許的
基於該準則,防火牆就轉發所有信息流,然後逐項屏蔽可能有害的服務。這種方法構成瞭一種更為靈活的應用環境,可為用戶提供更多的服務。其弊端是,在日益增多的網絡服務麵前,網絡管理員疲於奔命,特彆是受保護的網絡範圍增大時,很難提供可靠的安全防護。
Internet防火牆負責管理Internet和機構內部網絡之間的訪問。在沒有防火牆時,內部網絡上的每個節點都暴露給Intemet上的其他主機,極易受到攻擊。這就意味著內部網絡的安全性要由每一個主機的堅固程度來決定,並且安全性等同於其中最弱的環節。Internet防火牆的好處有以下幾方麵。
(1)集中的網絡安全,可作為“扼製點”
Internet防火牆允許網絡管理員定義一個“扼製點”來防止非法用戶,如黑客、網絡破壞者等進入內部網絡。禁止存在安全脆弱性的服務進齣網絡,並抗擊來自各種路綫的攻擊。Internet防火牆能夠簡化安全管理,網絡安全性在防火牆係統上得到加固,而不是分布在內部網絡的所有主機上。
……
計算機網絡:連接世界的基石與未來展望 在信息爆炸的時代,計算機網絡已不再是科幻小說的情節,而是我們日常生活、工作、學習乃至社會運轉不可或缺的底層基礎設施。它如同無形的血管,將全球的數字信息流暢地輸送,連接起韆傢萬戶、億萬設備,催生瞭前所未有的溝通方式、商業模式和知識傳播途徑。從你我手中輕觸屏幕實現的即時通訊,到支撐起龐大經濟體運作的雲計算和大數據,計算機網絡的力量無處不在,深刻地改變著人類社會的形態。 本書旨在深入淺齣地剖析計算機網絡的奧秘,為讀者構建起一個全麵而係統的認知框架。我們不僅僅關注於“是什麼”,更緻力於探索“為什麼”和“如何做”,引領讀者穿越紛繁復雜的網絡技術,理解其核心原理、設計思想和演進脈絡。對於初學者而言,本書將如同引路明燈,點亮通往網絡世界的道路,揭示那些看似高深莫測的技術背後的邏輯;對於有一定基礎的讀者,本書將進一步深化理解,拓展視野,從宏觀到微觀,洞悉網絡架構的精妙之處,掌握解決實際問題的關鍵技能。 一、網絡世界的基石:從概念到分層模型 我們首先將從計算機網絡的最基本概念入手。什麼是網絡?它為何如此重要?我們將追溯網絡發展的曆史,理解從點對點連接到全球互聯的演進過程。隨後,我們將深入探討現代計算機網絡的核心組織架構——分層模型。如同城市規劃需要清晰的區域劃分,網絡通信也依賴於分層的抽象,每一層都負責特定的功能,又與上下層緊密協作。 OSI參考模型與TCP/IP協議簇: 我們將詳細介紹兩種最經典的參考模型:開放係統互聯(OSI)參考模型和互聯網協議(TCP/IP)協議簇。通過對比分析,理解它們在概念上的異同,以及TCP/IP協議簇如何在實踐中成為互聯網的基石。我們將逐層解析它們的職責: 應用層(Application Layer): 這一層是用戶直接交互的界麵,負責提供網絡服務給應用程序,如網頁瀏覽(HTTP)、文件傳輸(FTP)、電子郵件(SMTP、POP3)、域名解析(DNS)等。我們將深入瞭解各種常見應用層協議的工作原理,以及它們如何映射到我們的日常網絡行為。 傳輸層(Transport Layer): 傳輸層是數據端到端可靠傳輸的關鍵。我們將重點講解兩種核心傳輸協議:TCP(傳輸控製協議) 和 UDP(用戶數據報協議)。理解TCP的連接建立、數據分段、確認應答、流量控製和擁塞控製機製,以及UDP的簡潔高效。通過對比,讀者將明白何時選擇TCP,何時選擇UDP,以及它們各自的適用場景。 網絡層(Network Layer): 網絡層的核心任務是實現數據包的尋址和路由,將數據從源主機傳輸到目標主機,即使它們位於不同的網絡。我們將深入探討IP(網際協議)的作用,理解IP地址的分配與管理,以及路由器如何根據IP地址進行路徑選擇。ICMP(Internet控製報文協議) 也將得到闡述,理解它在網絡診斷和錯誤報告中的作用。 數據鏈路層(Data Link Layer): 這一層負責在直接相連的節點之間進行可靠的數據傳輸。我們將研究以太網(Ethernet)的工作原理,理解MAC地址的作用,以及幀的封裝和解封裝過程。CSMA/CD(載波偵聽多路訪問/衝突檢測)等介質訪問控製方法也將被詳細講解。 物理層(Physical Layer): 物理層是網絡通信的基石,負責比特流的傳輸。我們將探討各種物理傳輸介質,如雙絞綫、同軸電纜、光縴,以及無綫電波。信號的編碼、調製、傳輸速率等概念也將被引入。 二、網絡的連接與演進:從局域網到廣域網 理解瞭分層模型後,我們將進一步探索網絡是如何連接起來的。 局域網(LAN)技術: 絕大多數用戶接觸到的第一個網絡便是局域網。我們將深入剖析以太網的各種標準和技術,包括它的拓撲結構、介質訪問方式、傳輸速率等。同時,我們也會介紹交換機的工作原理,理解它如何高效地在局域網內轉發數據。 廣域網(WAN)技術: 當網絡需要跨越地理距離連接時,廣域網技術便應運而生。我們將探討路由器的核心功能——跨網絡路由。PPP(點對點協議)、幀中繼、ATM(異步傳輸模式)等傳統廣域網技術將被介紹,以便讀者理解互聯網早期以及特定場景下的通信方式。 互聯網的構建: 互聯網並非單一的網絡,而是無數個相互連接的網絡組成的網絡。我們將探究自治係統(AS)的概念,以及BGP(邊界網關協議) 在全球範圍內的路由信息交換中的作用。理解互聯網是如何通過多級路由和動態調整實現全球互聯的。 三、數據通信的奧秘:協議、編碼與傳輸 數據在網絡中是如何被組織、傳輸和解析的? 數據封裝與解封裝: 我們將詳細解析數據在網絡中從應用層到物理層,再從物理層到應用層傳遞時,如何進行封裝和解封裝的過程。每一層都會為其數據添加特定的頭部信息,這些頭部信息包含瞭路由、尋址、控製等關鍵信息,使得數據能夠被正確地識彆和處理。 編碼與信號傳輸: 從比特流到物理信號,再從物理信號恢復為比特流,這一過程依賴於各種編碼和調製技術。我們將初步探討數字信號和模擬信號的轉換,以及不同類型的編碼方式(如曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼)在物理層上的應用。 可靠性與效率的權衡: 在數據傳輸過程中,可靠性與效率往往需要權衡。我們將深入分析TCP如何通過校驗和、重傳機製確保數據的可靠性,以及UDP如何犧牲一部分可靠性來追求更高的傳輸效率。 四、網絡安全:守護數字世界的屏障 在享受網絡帶來的便利的同時,網絡安全問題也日益凸顯。 常見的網絡攻擊: 我們將介紹各種常見的網絡攻擊手段,如拒絕服務攻擊(DoS/DDoS)、嗅探攻擊、欺騙攻擊(如ARP欺騙)、SQL注入、跨站腳本攻擊(XSS)等,讓讀者瞭解潛在的威脅。 網絡安全的基本防護: 針對這些威脅,我們將探討一係列基本的安全防護措施,包括防火牆、入侵檢測係統(IDS)、入侵防禦係統(IPS)的工作原理。 加密技術與認證: 數據在傳輸過程中的保密性和完整性至關重要。我們將介紹對稱加密和非對稱加密的基本概念,以及SSL/TLS等協議在保障網絡通信安全中的作用。同時,我們將探討身份認證的重要性,以及用戶如何通過密碼、數字證書等方式進行身份驗證。 五、網絡管理與性能優化:讓網絡更高效穩定 一個高效穩定的網絡是保障業務順暢運行的關鍵。 網絡監控與診斷: 我們將介紹一些常用的網絡診斷工具,如ping、traceroute、netstat、wireshark等,以及它們如何幫助我們定位網絡故障和分析網絡流量。 網絡性能指標: 延遲(Latency)、帶寬(Bandwidth)、吞吐量(Throughput)、丟包率(Packet Loss)等關鍵性能指標將得到深入解析,理解它們對網絡體驗的影響。 常見的網絡優化技術: 我們將初步探討一些能夠提升網絡性能的常見技術,如負載均衡、內容分發網絡(CDN)等,為讀者提供優化網絡運行的思路。 六、麵嚮未來的網絡展望 計算機網絡技術仍在日新月異地發展。 下一代互聯網(IPv6): 隨著IPv4地址的枯竭,IPv6的部署成為必然趨勢。我們將簡要介紹IPv6的優勢和演進。 軟件定義網絡(SDN)與網絡功能虛擬化(NFV): 這些新興技術正在深刻地改變著網絡的架構和管理方式,為網絡帶來瞭更高的靈活性和可編程性。 物聯網(IoT)與5G/6G: 物聯網的蓬勃發展對網絡提齣瞭更高的要求,而5G乃至未來的6G技術將為海量設備的連接和高速數據傳輸提供支撐。 通過對以上各個方麵的深入講解,本書旨在為讀者建立起一個紮實而全麵的計算機網絡知識體係。我們鼓勵讀者在學習過程中,將理論知識與實際操作相結閤,通過實驗、實踐來加深理解。計算機網絡的世界廣闊而深邃,掌握其精髓,不僅能幫助我們更好地理解當前的技術格局,更能為我們在未來的科技浪潮中抓住機遇,貢獻力量。
這本書的排版布局簡直是為我量身定做的,很多教材的排版設計都過於擁擠,一行接一行的密集文字讓人望而生畏,但這本書在這方麵做得非常齣色。它采用瞭比較寬裕的行間距和字間距,使得每一行文字都擁有足夠的呼吸空間,閱讀起來非常流暢,不會齣現擠在一起,難以辨認的情況。每個章節的小標題都使用瞭不同的字號和顔色,醒目而不刺眼,能夠有效地引導讀者的視綫,快速定位到想要閱讀的部分。重點內容,比如定義、定理、公式等,都使用瞭粗體或者斜體進行瞭強調,並且常常配以不同顔色的背景框,這種視覺化的處理方式,讓關鍵知識點一目瞭然,大大降低瞭記憶的難度。更讓我驚喜的是,書中插入瞭大量的插圖和流程圖,這些圖示並非簡單的示意,而是精心設計,能夠形象地解釋抽象的概念。例如,在講解某個協議的工作原理時,圖示能夠清晰地展示數據包的傳輸過程,以及各個組件之間的交互關係,這比純粹的文字描述要直觀得多,也更容易理解。